重力調節システムの原理

［科学太郎］です。

ここでは重力調節システムの原理と応用について紹介します。この重力調節システムとは、人工的に重力エネルギーを放出して重力センサーで重力粒子の密度を電圧でキャッチします。その後にマイコンで重力エネルギーの放出量を調節する機械が重力調節器であり、その原理が「重力調節システム」となります。この重力調節器は無重力ベッド、無重力調整空間、重力発生フロア、建築用重力クレーン、建築用耐震システムなどに応用可能です。特に建築分野においては重い荷物をビルの最上階まで移動させる手段として大活躍する事でしょう。また、超高層ビル(マンション)の姿勢制御としても使えるため、新しい耐震装置となり安全な居住区が確保できると思います。これで地震の多い国である日本の未来も超高層ビル大国となります。(戻る)

重力調節システムの原理

重力調節システムは人工的に重力エネルギーを放出する重力粒子発生装置と重力粒子を検出して電圧に変換する重力センサーと電圧を比較して制御するマイコン(マイクロ・コンピュータ)の大きく３つから構成されます。この構造はフィードバック制御と呼ばれて既にエアコンの原理として広く普及してます。まずは下図のフローチャートをご覧下さい。

フローチャート

┌───────────┐　　　　　　　　┌───┐　　　　　　┌──────┐
│　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　│　　　│　　　　　　│　　　　　　│
│　　　重力センサー　　│───────→│　マ　│←─────│　重力密度　│
│　　　　　　　　　　　│　　電気信号　　│　イ　│　設定電圧　│　　　　　　│
└───────────┘　　　　　　　　│　ク　│　　　　　　└──────┘
　↑　↑　↑　↑　↑　↑　　　　　　　　　│　ロ　│　　　　　　　　パネル　　　
∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴　　　　　　　　│　・　│　　　　　　　　　　　　　　
∴∴∴重∴力∴粒∴子∴∴∴　　　　　　　　│　コ　│　　　　　　　　　　　　　　
∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴　　　　　　　　│　ン　│　　　　　　　　　　　　　　
　↑　↑　↑　↑　↑　↑　　　　　　　　　│　ピ　│　　　　　　　　　　　　　　
┌───────────┐　　　　　　　　│　ュ　│　　　　　　　　　　　　　　
│　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　│　｜　│　　　　　　　　　　　　　　
│　　重力粒子発生装置　│←───────│　タ　│　　　　　　　　　　　　　　
│　　　　　　　　　　　│　スイッチ制御　│　　　│　　　　　　　　　　　　　　
└───────────┘　　　　　　　　└───┘　　　　　　　　　　　　　　

上記の構造で次のように制御が行われます。

1. 重力粒子発生装置のスイッチがONとなり、人工的に重力エネルギーが発生。
2. 重力粒子を検出した重力センサーが重力密度に応じて電圧を発生。
3. マイコン側で重力センサーの電圧と設定した重力密度電圧を比較。
   1. 重力センサーの電圧が重力密度電圧よりも低い場合はスイッチはON。
   2. 重力センサーの電圧が重力密度電圧よりも高い場合はスイッチはOFF。
4. 2番に戻る。

このように［重力粒子発生装置］→［重力センサー］→［マイコン］→［重力粒子発生装置］を繰り返すことで、重力密度の設定電圧と重力センサーの電圧が徐々に等しくなります。このループ構造によってパネルなどで簡単に重力をコントロールできます。このときの重力センサーの電圧は、下図のグラフのように上下しながら設定電圧に近づいて行きます。なお、グラフの説明の都合上で重力センサーは重力の密度が 1.00 のときに 1.00V の電圧を発生すると考えて下さい。(実際には重力センサーの電子回路を微調整する必要がある)

密度のグラフ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
──────────────────────────────────────1.50
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　1.3V　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　／＼　　　　　　　1.2V　　　　1.2V　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　／　　＼　　　　　　／＼　　　　／＼　1.1V　1.1V　　　　　　　　　
──────／────＼────／──＼──／──＼／＼／＼──1.0V────1.00
　　　　　／　　　　　　＼　　／　　　　＼／　　 0.9V 0.9V 0.9V 　　　　　　　　
　　　　／　　　　　　　　＼／　　　　　0.8V　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　／　　　　　　　　　0.7V　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
─／────────────────────────────────────0.50
／　　　　　　　 ｜ 　　　 ｜　　　｜　　｜　　｜　 ｜｜｜｜｜　　　　　　　　　
　　　　　ON　　 ｜ 　OFF　｜　ON　｜OFF ｜ ON ｜OFF｜｜｜｜｜←重力粒子発生装置
　　　　　　　　 ｜ 　　　 ｜　　　｜　　｜　　｜　 ｜｜｜｜｜　　(スイッチ)　　

重力粒子の密度を 1.00 に保つフィードバック制御は下のような動作になります。

1. 最初の重力粒子の密度は 0.00 なので重力粒子発生装置のスイッチはオンとなり重力粒子が発生。

2. 重力の密度が徐々に上がって 1.3V になると 1.0V を越えたのでスイッチはオフとなり重力粒子は止まる。
   今度は密度が徐々に下がって 0.7V になると 1.0V を下回ったのでスイッチはオンとなり重力粒子が発生。

3. 重力の密度が徐々に上がって 1.2V になると 1.0V を越えたのでスイッチはオフとなり重力粒子は止まる。
   今度は密度が徐々に下がって 0.8V になると 1.0V を下回ったのでスイッチはオンとなり重力粒子が発生。

4. 重力の密度が徐々に上がって 1.2V になると 1.0V を越えたのでスイッチはオフとなり重力粒子は止まる。
   今度は密度が徐々に下がって 0.9V になると 1.0V を下回ったのでスイッチはオンとなり重力粒子が発生。

5. 重力の密度が徐々に上がって 1.1V になると 1.0V を越えたのでスイッチはオフとなり重力粒子は止まる。
   今度は密度が徐々に下がって 0.9V になると 1.0V を下回ったのでスイッチはオンとなり重力粒子が発生。

6. 重力の密度が徐々に上がって 1.1V になると 1.0V を越えたのでスイッチはオフとなり重力粒子は止まる。
   今度は密度が徐々に下がって 0.9V になると 1.0V を下回ったのでスイッチはオンとなり重力粒子が発生。

7. 重力の密度が徐々に 1.00 に近付いて 1.00V が維持される。

このように［重力粒子発生装置］のスイッチをオン、オフする事で重力エネルギーを一定の密度に保てます。
それでは重力調節システムの応用について紹介します。
詳しい説明は、それぞれの項目をどうぞ。

• 無重力ベッドの応用
• 無重力調整空間の応用
• 重力発生フロアの応用
• 建築用重力クレーンの応用
• 建築用耐震システムの応用

上記以外にも無重力○○とか、建築用○○などに応用できます。

無重力ベッドの応用

部屋

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　┌┐　
　┌┐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　
　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　
　├┴──────────────────────────────────┴┤　
　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　
　│　┌──┬──────┬────────────┬──────┬──┐　│　
　└─┤⊂⊃│　マイコン　│　　重力調節システム　　│　マイコン　│⊂⊃├─┘　
　　　└──┴──────┴────────────┴──────┴──┘　　　
　　　∴│↑∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴│↑∴　　　
　　　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　　　
　　　　││←レーザ計測器　　　　　　　　　　　　　　レーザ計測器→││　　　　
　　　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　　　
　　　　↓│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓│　　　　
────────────────────────────────────────
／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／

無重力ベッドとは、床から50cm～1mほど浮かび上がってる状態のベッドです。このベッドは単純に普通のベッドの下部に［重力調節システム］を取り付けレーザー計測器を使って床からの距離を測ります。この距離が50cm～1mほど浮かぶようにマイコン(マイクロ・コンピュータ)で制御しながら重力調節システムにも信号を送ります。これで床から決まった高さに常に浮かべることが可能となります。この無重力ベッドの利点は、床から30cmほど浮かべる事で重力チェアになったり、必要がない昼間は天上近くまで浮かべて収納する事で部屋をゆったり利用できるようになります。また、子供用の二段ベッドなども構成する事も出来たり、昼間は天上に収納する仕組みを取れば子供部屋の空間を有効に活用できます。

無重力調整空間の応用

地上

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　┌──────────────────────────────────┐　　
　　│　┌────────┬────────────┬────────┐　│　　
　　│┌┤　重力センサー　│　　重力調節システム　　│　重力センサー　├┐│　　
　　││└────────┴────────────┴────────┘││　　
　　││∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　　│　／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　○＋＜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　○　　　　　││　　
　　││　　　　│　＼　　　　　無重力体験ルーム　　　　　─＋─　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　人　　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　／　＼　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
──┴┴────────────────────────────────┴┴──
／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／

天上に［重力調節システム］を取り付けると無重力体験ルームを作り出せます。
アトラクションや金属の合金を生成する実験施設に利用可能です。

重力発生フロアの応用

宇宙空間

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　┌──────────────────────────────────┐　　
　　│　　　　　　　　　　　┌─────────┐　　　　　　　　　　　　│　　
　　│┌──────────┤　　　蛍光灯　　　├───────────┐│　　
　　││　　　　　　　　　　└─────────┘　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　
　　││　　　　○　　　　　○　　　　　　　　　　　　　　　○　　　　　││　　
　　││　　　─＋─　　　─＋─　　　　　　　　　　　　　─＋─　　　　││　　
　　││　　　　人　　　　　人　　　　　　　　　　　　　　　人　　　　　││　　
　　││∴∴∴／∴＼∴∴∴／∴＼∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴／∴＼∴∴∴∴││　　
　　││┌────────┬────────────┬────────┐││　　
　　│└┤　重力センサー　│　　重力調節システム　　│　重力センサー　├┘│　　
　　│　└────────┴────────────┴────────┘　│　　
　　└──────────────────────────────────┘　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

床に［重力調節システム］を取り付けると宇宙空間などの無重力状態で地上と同じように立って歩けます。これにより宇宙飛行士が宇宙ステーションで毎日毎日筋肉トレーニングをしなくても済みます。現在は無重力状態の宇宙ステーションしかないため骨からカルシウムが流れ出します。これを防ぐ目的で毎日毎日筋肉トレーニングを行ってます。一般人も宇宙旅行が出来る時代には筋肉トレーニングを強要するのは流行りません。そのために宇宙空間などの無重力状態では［重力調節システム］が非常に役に立ちます。ほとんどこの目的のための発明品です。

建築用重力クレーンの応用

鉄骨

∴∴∴∴∴∴∴　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　∴∴∴∴∴∴∴
┌─────┐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　┌─────┐
│　　　　　├──────────────────────────┤　　　　　│
│重力調節器│　　　　　　　　　　　　鉄骨　　　　　　　　　　　　│重力調節器│
│　　　　　├──────────────────────────┤　　　　　│
└─────┘　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　　　└─────┘
∴∴∴∴∴∴∴　　　　　　　　　│　　　　　　┌─┐　　　　　　　∴∴∴∴∴∴∴
　　　↑　　　　　　　　　　　　└────→　│∩│　　　　　　　　　　　　　　
　　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　┌┴─┴─┐　　　　　　　　　　　　
　　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　┌───┐　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　├───┤←リモコン　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　│○　　│　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　│　↑　│　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　│←　→│　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│←超高層ビル　　　　　　
　│　↓　│　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　│　　　│　　　　　　　　　　　　　　　　│田田田田│　　　　　　　　　　　　
　│　　　│　　　　────────────┴────┴────────────
　└───┘　　　　／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／

鉄骨の周囲に［重力調節器］を取り付けると重さを無視できるためにビルの屋上に楽々移動可能です。
今までのビル建設では１階立てる度にビルの上にある大型クレーンを小型クレーンと中型クレーンで分解したり組み立てたりを繰り返してます。

• １階を立てるステップ

  • 小型クレーンで中型クレーンを組み立てる。
  • 中型クレーンで大型クレーンを組み立てる。
  • 大型クレーンで鉄骨をビルの屋上に引き上げる。
  • 引き上げた鉄骨で１階を建築する。
  • 中型クレーンで大型クレーンを分解する。
  • 小型クレーンで中型クレーンを分解する。
  • ビルの屋上に小型クレーン、中型クレーン、大型クレーンを運ぶ。
  
  

• ２階を立てるステップ

  • 小型クレーンで中型クレーンを組み立てる。
  • 中型クレーンで大型クレーンを組み立てる。
  • 大型クレーンで鉄骨をビルの屋上に引き上げる。
  • 引き上げた鉄骨で２階を建築する。
  • 中型クレーンで大型クレーンを分解する。
  • 小型クレーンで中型クレーンを分解する。
  • ビルの屋上に小型クレーン、中型クレーン、大型クレーンを運ぶ。
  
  

• ３階を立てるステップ

  • 小型クレーンで中型クレーンを組み立てる。
  • 中型クレーンで大型クレーンを組み立てる。
  • 大型クレーンで鉄骨をビルの屋上に引き上げる。
  • 引き上げた鉄骨で３階を建築する。
  • 中型クレーンで大型クレーンを分解する。
  • 小型クレーンで中型クレーンを分解する。
  • ビルの屋上に小型クレーン、中型クレーン、大型クレーンを運ぶ。
  
  

• ｎ階を立てるステップ

  • 小型クレーンで中型クレーンを組み立てる。
  • 中型クレーンで大型クレーンを組み立てる。
  • 大型クレーンで鉄骨をビルの屋上に引き上げる。
  • 引き上げた鉄骨でｎ階を建築する。
  • 中型クレーンで大型クレーンを分解する。
  • 小型クレーンで中型クレーンを分解する。
  • ビルの屋上に小型クレーン、中型クレーン、大型クレーンを運ぶ。
  
  

上記のように非常に面倒なステップを踏んでビルを建ててます。重力制御理論を応用した［重力調節器］を使えば建築効率が非常が高まります。巨大なビルも１年もあれば部品を組み込むだけで完成するというハイ・スピードです。今後のビル建設では大活躍するでしょう。

建築用耐震システムの応用

超高層ビル

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　屋上　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　┌──┐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　│┌┐│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　│└┘│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　┌───┬─┬─┴──┴────┬─┬───┐　　　　　　　　　
　　振動検出器→│⊂＝⊃│　│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│　│⊂＝⊃│←振動検出器　　　
　　　　　　　　└───┤　│├┼┤├┼┤├┼┤│　├───┘　　　　　　　　　
　　　　　　　　　│↑∴│　│└┴┘└┴┘└┴┘│　│∴│↑　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│├┼┤├┼┤├┼┤│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│└┴┘└┴┘└┴┘│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│├┼┤├┼┤├┼┤│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│└┴┘└┴┘└┴┘│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│重│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│重│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　レ　││∴│力│├┼┤├┼┤├┼┤│力│∴││　レ　　　　　　　　
　　　　　　　｜　││∴│調│└┴┘└┴┘└┴┘│調│∴││　｜　　　　　　　　
　　　　　　　ザ　││∴│節│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│節│∴││　ザ　　　　　　　　
　　　　　　　｜→││∴│シ│├┼┤├┼┤├┼┤│シ│∴││←｜　　　　　　　　
　　　　　　　計　││∴│ス│└┴┘└┴┘└┴┘│ス│∴││　計　　　　　　　　
　　　　　　　測　││∴│テ│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│テ│∴││　測　　　　　　　　
　　　　　　　器　││∴│ム│├┼┤├┼┤├┼┤│ム│∴││　器　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│└┴┘└┴┘└┴┘│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│├┼┤├┼┤├┼┤│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│└┴┘└┴┘└┴┘│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│┌┬┐┌┬┐┌┬┐│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　││∴│　│├┼┤├┼┤├┼┤│　│∴││　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　↓│∴│　│└┴┘└┴┘└┴┘│　│∴↓│　　　　　　　　　　
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ビルの側面に［重力調節システム］を取り付けると地震の時に揺れないビルを作ることが可能です。このような耐震システムは既に振り子を用いた方法で広く普及してます。しかし、ビルの屋上に重い振り子を用意して振り子の左右とビルの揺れを吸収するという原始的な方法です。このような耐震システムでは大地震の揺れを軽減するだけでビルの崩壊や超高層ビルの最上部の揺れは抑えきれません。そこで新しい耐震システムとしてビルの屋上に振動検出器を用意します。この振動検出器は地上から照射されるレーザー光を捕えて少しでもレーザー光がレーザーの受信部とずれたらマイコンで［重力調節システム］でビルを中央に位置させるように姿勢制御します。振動検出器の他にも傾きセンサーなどもマイコンの補助情報として取り込みフィードバック制御を土台にビルを常にある一定の範囲に収まるように姿勢制御させます。これで大地震でもほとんど揺れない超優れた耐震システムが世界中に波及することでしょう。地震の多い日本には重宝される新しい耐震システムとなります。

参考サイト

• フィードバック制御とは？
• フィードバック制御とフィードフォワード制御
• フィードバック制御 - わかりやすい！入門サイト

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